預(yù)應(yīng)力箱梁混凝土裂縫綜合控制技術(shù)

【摘 要】從材料選擇、配合比設(shè)計、施工方法、施工時段的選擇和測溫養(yǎng)護(hù)等多方面采取綜合措施，有效控制預(yù)應(yīng)力混凝土裂縫的產(chǎn)生。

【關(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)力混凝土；裂縫控制

由于預(yù)應(yīng)力箱梁整體性好、跨越能力強(qiáng)、施工費用少等優(yōu)點，使其在大型橋梁中得到廣泛應(yīng)用，但隨著大跨度箱梁橋的不斷發(fā)展，預(yù)應(yīng)力箱梁混凝土裂縫也成為預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋的常見病害。施工技術(shù)、施工工藝的日趨成熟和完善，為其進(jìn)一步發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。但在施工中，由于設(shè)計外形、施工操作、施工工藝、養(yǎng)護(hù)、外部環(huán)境等因素的影響，預(yù)應(yīng)力混凝土?xí)a(chǎn)生不同程度的裂縫，微裂縫是允許的，而貫通性、深度裂縫是必須控制和避免的，它對結(jié)構(gòu)有時會產(chǎn)生破壞性影響。

一、預(yù)應(yīng)力混凝土產(chǎn)生裂縫的原因

1、水泥水化熱引起的溫度應(yīng)力和溫度變形

預(yù)應(yīng)力混凝土一般采用的高標(biāo)號PO42.5以上普通水泥，每方摻量420～540kg，水灰比0.33，砂率35%。水泥在水化過程中產(chǎn)生大量的熱量，會使混凝土內(nèi)部溫度升高60度左右。它在澆筑1～3天放出的熱量是總熱量的50%。最高溫度多發(fā)生在澆筑后的3～5天，當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差過大時，就會產(chǎn)生溫度應(yīng)力和變形。溫度應(yīng)力與結(jié)構(gòu)有關(guān)，在一定范圍內(nèi)，混凝土結(jié)構(gòu)尺寸越大，溫度應(yīng)力也越大，引起裂縫的可能性也越大。

2、內(nèi)外約束條件的影響

混凝土內(nèi)部由于水泥水化熱中心溫度高，熱膨脹大，因而在中心產(chǎn)生壓應(yīng)力，在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度和鋼筋的約束作用時，就會產(chǎn)生裂縫。

3、澆筑時外界氣溫的影響

混凝土澆筑溫度與外界氣溫有直接關(guān)系。外界氣溫越高，混凝土的澆筑溫度也越高。當(dāng)氣溫下降，特別是驟降時，會加大內(nèi)外溫差和溫度應(yīng)力，從而產(chǎn)生裂縫。

4、混凝土的收縮變形

（1）塑性收縮裂縫發(fā)生在混凝土硬化前的塑性狀態(tài)，主要是上部混凝土的均勻沉降受到限制，其水平方向的減縮比垂直方向更難時，就會產(chǎn)生不規(guī)則的深裂縫。

（2）體積變形

截面較大的構(gòu)件在混凝土硬化的過程中，其體積收縮量也大，產(chǎn)生軸向拉應(yīng)力，在結(jié)構(gòu)體系的約束下形成凝縮裂縫。

（3）干燥收縮變形

混凝土拌和物中的80%水分要蒸發(fā)掉，其余20%的水分是水泥硬化所必須的。表面干燥收縮快，中心慢。由于表面干縮受到中心混凝土的約束，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫。

（4）混凝土的勻質(zhì)性的影響

混凝土在拌和或澆筑時，由于塌落度、外加劑、石子粒徑與品種，以及振搗的密實度不同都會影響混凝土的勻質(zhì)性，造成彈性模量部均勻，在收縮過程中導(dǎo)致應(yīng)力集中，引起裂縫。

5、模板支撐體系的影響

模板支撐體系地基不牢、過早拆除支撐或模板都會引起大梁承載能力不足而出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫。

6、 由預(yù)應(yīng)力張拉工藝而引起裂縫

由于錨固區(qū)局部受壓過大，在該區(qū)局部及邊緣產(chǎn)生剪、拉應(yīng)力，使梁端非預(yù)應(yīng)力區(qū)產(chǎn)生拉剪裂縫。

由于預(yù)應(yīng)力張拉后，在應(yīng)力傳遞或次應(yīng)力作用下產(chǎn)生張拉端邊梁及板面上出現(xiàn)裂縫。

二、控制裂縫的技術(shù)措施

1、優(yōu)化施工工藝：施工過程中嚴(yán)格控制混凝土塌落度及澆灌質(zhì)量，并進(jìn)行水化熱溫度監(jiān)測。

（1）對于預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件采取分層、分塊、分段澆筑，如：箱梁的澆筑一般采用底板、腹板、頂板分三層澆筑，T梁采用從一端或兩端分層澆筑。

（2）掌握天氣變化情況并采取養(yǎng)護(hù)措施?；炷潦┕は募颈M量避開高溫階段，將澆注時間放在下午或夜間，初凝后立即覆蓋塑料薄膜，拆模后蓋一層麻袋，灑水保持濕潤；冬季施工盡量避開夜晚，氣溫5度以上，初凝后立即采用蒸汽配合帆布棚保溫。養(yǎng)護(hù)時間不少于7天。

2、改進(jìn)振搗技術(shù)

（1）確定澆注、振搗流程，科學(xué)合理地制定澆注振搗方案，現(xiàn)場人員合理分工，混凝土要按進(jìn)度及時供料。

（2）改進(jìn)振搗技術(shù)：澆注后的混凝土終凝前給予二次振搗。由于二次振搗最佳時間與水泥品種、水灰比、塌落度、氣溫和振搗條件有關(guān)，結(jié)合具體情況，采用無接縫分層連續(xù)二次振搗法。

（3）表面處理：混凝土澆注2H后用刮尺將其表面刮平。初凝前用鐵滾筒來回碾壓數(shù)遍，用木蟹打磨，待混凝土收水后，再次用木蟹搓平，閉合收水裂縫，終凝后立即養(yǎng)護(hù)。

3、加固支撐體系、推遲拆模時間

在澆筑混凝土前應(yīng)全面檢查和加固支撐體系，以確保支撐體系牢固可靠。為減少模板對梁的約束，防止預(yù)應(yīng)力損失，大梁側(cè)模拆除應(yīng)按規(guī)范規(guī)定執(zhí)行，并盡可能推遲。

4、保證箍筋外保護(hù)層厚度

對較粗直徑的箍筋而言，應(yīng)保證箍筋外混凝土不少于15㎜，來確定主筋保護(hù)層，增加箍筋外混凝土抗裂能力。

5、禁止張拉一結(jié)束就進(jìn)行鋼絞線的切割施工作業(yè)，禁止立即在梁體上施加荷載。

因為張拉結(jié)束后，預(yù)應(yīng)力并沒有停止工作，甚至仍然繼續(xù)在增長，因此除了在張拉操作中，必須嚴(yán)格按照張拉順序及張拉力伸長量來控制之外，還應(yīng)在張拉結(jié)束后，繼續(xù)觀察具體變化，禁止立即切斷鋼絞線，禁止立即在梁體上施加荷載。

三、結(jié)束語

通過通過南水北調(diào)潮橋一標(biāo)的實施，無論是箱梁或是空心板梁的預(yù)制生產(chǎn)，混凝土構(gòu)件總體完好，表面無貫通性裂縫，蜂窩、麻面較小。如果摻加減水劑、粉煤灰等外加劑，不但減少水泥用量，降低造價，而且使構(gòu)件基本消除微裂縫，外觀更加光滑、美觀。